CN202513529U

CN202513529U - 自激式除冰防震锤

Info

Publication number: CN202513529U
Application number: CN2011203670825U
Authority: CN
Inventors: 鲁改凤; 马彬; 祁学红; 冯晋霞; 王赛爽; 左彦森; 李纪辉; 王文飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2021-09-30

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种自激式除冰防震锤，包括感应线圈、整流及电源控制模块、信号采集分析模块、温/湿度传感器、储能电容组合、继电器、光电耦合器、直流电机、柔性连杆及偏心轮，特征是：防震锤内部装有感应线圈、信号采集分析模块以及振动装置；其中振动装置由直流电机和柔性连杆及偏心轮组成，直流电机与柔性连杆连接，柔性连杆另一端装有偏心轮；温/湿度传感器与信号采集分析模块相连，信号采集分析模块与继电器相连，控制继电器的开断；继电器与直流电机相连。由于其自发振颤时振幅小、频率高、单次振颤持续时间短，因而并不会引起线路舞动。在无冰雪气候条件下，该实用新型恢复至防震锤的功能。

Description

自激式除冰防震锤

技术领域

本实用新型提供一种可通过自发振颤从而达到输电线路除冰的防震锤，通过储能电容组合将电能存储起来，当信号采集分析模块监测到有利于冰雪形成的气候时，发出指令使直流电机启动，通过柔性连杆带动偏心轮旋转，发出一定频率的震荡，从而抖落输电线路上附着的冰雪。无冰雪气候条件下，信号采集分析模块将整流及电源控制模块断开以避免储能电容组合反复充电。在无冰雪气候条件或有冰雪气候充电间隔条件下，该实用新型恢复至防震锤的功能。属电力技术领域。

背景技术

目前所用防震锤仅用来防止输电线路舞动，由几块金属、螺栓构成，并没有其它功能。其原理是当线路由于风吹而发生低频振荡时，防震锤通过被动振颤来消耗风能。目前输电线路除冰方法分为热力除冰，机械除冰，被动防冰三种。热力除冰需要部分或完全融化覆冰，线路承载电流大，能源消耗多，如需不断电除冰还需要投入大量资金购置融冰设备。机械除冰方法繁多，达到实用水平的只有由加拿大Manitoba水电局研制的滑轮铲刮技术，需人力拉动，效率较低且受地理环境影响较大。被动除冰法利用风、地球引力、随即散射和温度变化等自然条件进行除冰，该类方法只能在一定程度上限制冰灾，不能保证可靠除冰。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可通过自发振颤从而达到输电线路除冰的防震锤。包括感应线圈、整流及电源控制模块、信号采集分析模块、温/湿度传感器、储能电容组合、继电器、光电耦合器、直流电机、柔性连杆及偏心轮。特征是：防震锤内部装有感应线圈、信号采集分析模块以及振动装置；其中振动装置由直流电机和柔性连杆及偏心轮组成，直流电机与柔性连杆连接，柔性连杆另一端装有偏心轮；温/湿度传感器与信号采集分析模块相连，信号采集分析模块与继电器相连，控制继电器的开断；继电器与直流电机相连，直流电机与柔性连杆相连，柔性连杆另一端装有偏心轮。

为达到上述目的，本实用新型由机械系统、电气控制系统两部分组成。其中机械系统连接方式是由偏心轮通过柔性连杆接至直流电机的轴上，整个机械系统安装在金属框架上。

上述的自激式除冰防震锤，由感应线圈经整流及电源控制模块给储能电容组合和信号采集分析模块供电，温/湿度传感器将探测到的外界温湿度分别传输给信号采集分析模块。

SHT11型温/湿度传感器由瑞士Sensiron公司设计生产，芯片内部集成了相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器(E²PROM)、易失存储器(RAM)、状态寄存器、循环冗余校验码(CRC)寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。其外形尺寸仅为7.6(mm)×5(mm)×2.5(mm)。出厂前，每只传感器都在温度室中做过精密标准，标准系数被编成相应的程序存入校准存储器中，在测量过程中可对相对湿度进行自动校准。不仅能准确测量相对温度，还能测量温度和露点。测量相对湿度的范围是0～100％，分辨力达0.03％RH，最高精度为±2％RH。测量温度的范围是-40℃～+123.8℃，分辨力为0.01℃。测量露点的精度＜±1℃。SHT11的产品互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，不需要外部元件，能适配各种单片机。

储能电容组合连接直流电机执行系统，根据单片机指令而动作。

本实用新型具有除冰智能化，兼防线路舞动的优点，降低了输电线路去除覆冰的困难，能显著提高线路除冰的效率，降低人力物力的损耗，是对传统电力技术的创新。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。其中感应线圈1，整流及电源控制模块2，信号采集分析模块3，储能电容组合4，HRS1H-S-DV5V继电器及TIL117型光电耦合器5，直流电机6，柔性连杆及偏心轮7，SHT11型温/湿度传感器8。

图2为本实用新型的正面外形图。其中导线固定螺母9，上盖固定螺母10，下盖固定螺母12，回形胶木线圈盒13。

图3为本实用新型的背面外形图。其中SHT11型温/湿度传感器探测网孔11，

图4为本实用新型的正面剖视图。其中导线夹凹槽14，整流及电源控制模块及固定螺母15，感应线圈固定框架16，信号采集分析模块及固定螺母17，直流电机固定凸台18，储能电容组合及固定螺母19。

图5为本实用新型的整流及电源控制模块原理图。

图6为本实用新型的信号采集分析模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，表明其工作原理。

如图1、图5所示，自激式除冰防震锤紧固到输电线路上后，导线附近交变电磁场在感应线圈1中产生感应电压，根据具体应用输电线路电压等级适当调整线圈匝数，使感应电压在100V至250V范围内。整流及电源控制模块2将该交流电一端经过一个二极管IN4007进行半波整流，另一端经过一个10Ω的保护电阻后，由10μF电容滤波。10Ω的保护电阻具体功能为：如果后面出现短路等故障导致过流，此电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。二极管4007、4700pF电容、82kΩ电阻，构成一个高压吸收电路，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。13003为开关管(完整名MJE13003)，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。

左端的510kΩ为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值为10*I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A时，三极管C945导通，从而将开关管13003的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁。变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经整流二极管4148整流，22μF电容滤波后形成取样电压。取样电压经过5.2V稳压二极管后，加至开关管13003的基极。取样电压到一定程度后，5.2V稳压二极管被击穿，从而将开关13003的基极电位拉低，导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。而下方的1KΩ电阻跟串联的2700pF电容，则是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管的基极上，以维持振荡。次级绕组侧感应电流经二极管1N5816全波整流，220μF电容滤波后输出5V的电压供给信号采集分析模块3及储能电容组合4。

如图2、图3、图4所示，导线在导线夹凹槽14中被导线固定螺母9紧固。为便于安装，防震锤体有上、下盖，上盖由上盖固定螺母10紧固，下盖由下盖固定螺母12紧固。SHT11型温/湿度传感器探测网孔11位于锤体背面，为降低电磁场干扰而使用金属网进行屏蔽。感应线圈固定于回形胶木盒内。整流及电源控制模块由螺母15固定于锤体内，信号采集分析模块由螺母17固定于锤体内，直流电机由固定凸台18卡箍于锤体两端，储能电容组合由螺母19固定于锤体内。

如图1，图6所示，储能电容组合4通过继电器与直流电机6相连，信号采集分析模块3通过光电耦合器与继电器相连，温/湿度传感器8与信号采集分析模块3相连。信号采集分析模块中单片机采用AT89C51型号。由于SHT11型数字式温/湿度传感器内部集成的总线接口为I2C型，但AT89C51并不具备I2C总线接口，故使用单片机通用I/O口来虚拟I2C总线。利用P1.0虚拟数据线DATA，利用P1.1接口虚拟时钟线，并在DATA端接入一只4.7kΩ的上拉电阻R3，同时在VCC及GND端接入一只0.1μF的去耦电容C7。

加电后，电阻R1和电容C1组成的上电复位电路向单片机发出复位信号，单片机即处于复位状态，同时由石英晶体振荡器X和电容C2、C3组成的振荡电路起振，向单片机提供时钟信号，单片机即开始执行初始化和控制程序指令，控制虚拟I2C总线接口P1.0，P1.1与SHT11进行数据通信，同时根据运行结果控制I/O口P1.2输出高低电平。C4和C5为旁路电容，目的在于降低单片机控制模块电源线路的噪声，为单片机提供更稳定的工作环境。当程序检测到的温湿度与预设的最容易形成冻凇的温湿度相近(湿度±3％，温度±0.5)时，发出指令即控制I/O口P1.2输出低电平，继电器线圈KM带电，触头吸合，直流电机6接通，带动柔性连杆及偏心轮7转动。

继电器线圈KM由晶体管9013驱动，可以提供300mA的驱动电流，继电器的驱动电压为5V。反向二极管4148的作用是保护晶体管9013，使继电器线圈产生的感应电流由二极管流过，从而使晶体管9013免于被击穿。

如图1，工作原理如下：

安装时，首选根据不同输电线路电压等级适当调整感应线圈1的匝数，根据地区气候条件适当调整振动间隔，同时调节偏心轮与柔性连杆的间距使其相匹配。

自激式除冰防震锤工作时，由感应线圈经整流及电源控制模块给储能电容组合和信号采集分析模块供电。温/湿度传感器将探测到的外界温湿度分别送至信号采集分析模块进行处理，当检测到的温湿度与预设的最容易形成冻凇的温湿度相近(湿度±3％，温度±0.5)时，信号采集分析模块发出指令通过光电耦合器控制继电器带电，继电器触头吸合，直流电机接通，带动柔性连杆及偏心轮转动，使自激式除冰防震锤开始振颤，从而使导线跟着振颤，防止雨凇沾附在导线上。

Claims

1.一种自激式除冰防震锤，包括感应线圈、整流及电源控制模块、信号采集分析模块、温/湿度传感器、储能电容组合、继电器、光电耦合器、直流电机、柔性连杆及偏心轮，特征是：防震锤内部装有感应线圈、信号采集分析模块以及振动装置；其中振动装置由直流电机和柔性连杆及偏心轮组成，直流电机与柔性连杆连接，柔性连杆另一端装有偏心轮；温/湿度传感器与信号采集分析模块相连，信号采集分析模块与继电器相连，控制继电器的开断；继电器与直流电机相连。

2.根据权利要求1所述的自激式除冰防震锤，其特征是：由感应线圈经整流及电源控制模块给储能电容组合和信号采集分析模块供电，温/湿度传感器将探测到的外界温湿度分别传输给信号采集分析模块。